Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Bài nghiên cứu Open Access Full Text Article Ứng dụng HOMER thiết kế phân tích hiệu kinh tế hệ thống quang điện mặt trời đáp ứng tải điện hệ thống lọc nước lợ sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) công suất m3/ngày Nguyễn Minh Châu1,2 , Trần Nguyễn Chí Thiện1,2 , Nguyễn Trần Phương1,2 , Võ Lê Phú1,2,* , Võ Nguyễn Xuân Quế1,2,* TÓM TẮT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Khoa Môi trường Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Liên hệ Võ Lê Phú, Khoa Môi trường Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Để đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng bảo vệ môi trường, lượng mặt trời khai thác sử dụng rộng rãi, chiếm 43% nguồn lượng tái tạo Công nghệ khai thác lượng mặt trời sử dụng pin quang điện (PV), cung cấp điện cho hệ thống lọc nước uống sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược khử mặn, thuận lợi thiết kế hệ thống PV mô-đun riêng dễ dàng mở rộng quy mơ HOMER tích hợp nhiều cơng cụ chức hỗ trợ thiết kế phân tích ảnh hưởng yếu tố thiết kế hiệu hoạt động hệ thống cung cấp lượng Vì vậy, cơng cụ hữu ích giúp giảm mức độ phức tạp việc thiết kế hệ thống PV nhỏ, có nhu cầu kết hợp nguồn lượng khác, với độ tin cậy hiệu kinh tế phù hợp Cấu hình hệ thống PV 3kWp bao gồm 11 pin công suất 280W (model JA Solar Holding 280JAM6-60-280/SI) lắp đặt với góc nghiêng 10,04◦ , biến tần kW-240Vac (model ABB PVI-3.0-OUTD-S-US-Z-A-240V), bình ắc quy loại axit – chì (model Trojan SAGM 12-205-12V-205Ah-20h), điều khiển sạc MPPT hai trục Trong đó, tổng chi phí đầu tư hệ thống năm đầu tương đương 60,236 triệu đồng tổng chi phí dự án 25 năm xấp xỉ 144,341 triệu đồng, chưa tính chi phí nhân cơng lắp đặt bảo trì hệ thống Với xạ khảo sát trung bình 5,155 kWh/m2 /ngày, hệ thống PV 3kWp có khả cung cấp 5.145kWh/năm, mang lại hiệu kinh tế cao 49,5% so với sử dụng điện lưới Từ khoá: lượng tái tạo, hệ thống PV, thiết kế phân tích hiệu kinh tế, cơng nghệ thẩm thấu ngược Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam ĐẶT VẤN ĐỀ Email: volephu@hcmut.edu.vn Tận dụng lượng mặt trời làm nguồn lượng cung cấp cho hệ thống lọc nước lợ RO giải pháp bền vững, phù hợp với nước có khí hậu nhiệt đới Việt Nam Thống kê cho thấy 50% dự án RO giới sử dụng nguồn lượng từ pin quang điện (PV) Về mặt công nghệ, kết hợp công nghệ RO PV thuận lợi hệ thống thiết kế mơ-đun riêng khả mở rộng quy mơ dễ dàng Vì vậy, lựa chọn đầy hứa hẹn cho nhu cầu lọc nước khu vực vùng sâu vùng xa Việc sử dụng lượng tái tạo hệ thống công nghệ khử mặn quy mô nhỏ khu vực xa trung tâm ngày phát triển Các hệ thống khử mặn thường đòi hỏi lượng lớn cho vận hành Nếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch để cung cấp lượng cho hệ thống này, chi phí vận hành nhà máy tăng lên cao phát thải lượng lớn khí nhà kính gây hại cho mơi trường Đáng lưu ý nhà máy khử mặn thường lắp đặt vùng Liên hệ Võ Nguyễn Xuân Quế, Khoa Môi trường Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Email: vnxque@hcmut.edu.vn Lịch sử • Ngày nhận: 31-7-2021 • Ngày chấp nhận: 22-11-2021 • Ngày đăng: 26-12-2021 DOI : 10.32508/stdjet.v4iSI1.885 Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo công bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license sâu vùng xa, hay vùng duyên hải để đảm bảo nguồn nước cấp, khu vực thường gặp phải tình trạng thiếu nhiên liệu khơng có hệ thống điện nối lưới Vì vậy, giải pháp hiệu cho hệ thống khử mặn sử dụng nguồn lượng tái tạo Kết vừa mang lại hiệu mặt kinh tế, vừa góp phần bảo vệ mơi trường, đồng thời giảm phát thải khí CO2 Dữ liệu thống kê Cơ quan Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency IEA) cho thấy công nghệ lượng tái tạo phát triển nhanh chóng sớm vượt qua khí đốt để trở thành nguồn lượng lớn thứ hai sau than chiếm 40% sản lượng điện toàn cầu vào năm 2030 Việc sử dụng lượng mặt trời để khử mặn nước giải ba vấn đề bao gồm tình trạng khan nước ngọt, cạn kiệt lượng hóa thạch suy thối mơi trường khí thải nhà kinh Q trình tối ưu hóa hệ thống PV tập trung vào mục tiêu tối ưu hóa thành phần cấu kiện, đáp ứng tải điện thực tế, tối đa hóa hiệu suất chuyển hóa lượng cách thay đổi góc nghiêng tích hợp chức Trích dẫn báo này: Châu N M, Thiện T N C, Phương N T, Phú V L, Quế V N X Ứng dụng HOMER thiết kế phân tích hiệu kinh tế hệ thống quang điện mặt trời đáp ứng tải điện hệ thống lọc nước lợ sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) công suất m3 /ngày Sci Tech Dev J - Eng Tech.; 4(SI1):SI26-SI42 SI26 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 điều hướng cho pin Sử dụng hệ thống điều hướng pin quang điện giúp tăng hiệu suất chuyển hóa lượng từ 15-20% chi phí đầu tư tăng cao Nghiên cứu thiết kế hệ thống PV-RO lọc nước lợ Malaysia cho thấy góc nghiêng pin thay đổi khoảng 5o – 15o để tận dụng khả làm pin nước mưa Lựa chọn đầu tư hệ thống ắc quy trữ điện giải pháp nối lưới phụ thuộc vào điều kiện xạ, tải điện cần thiết cho hệ thống RO hoạt động khả cung cấp điện liên tục từ mạng lưới điện quốc gia địa phương Nếu quan tâm đến hiệu kinh tế, nghiên cứu trước cho không nên đầu tư hệ thống ắc quy trữ điện bổ sung hệ thống lọc nước lợ PV-RO có cơng suất m3 /ngày Trong đó, giải pháp nối lưới hệ thống PV tiêu tốn chi phí đầu tư so với hệ thống PV độc lập có tích hợp ắc quy tồn hạn chế không đảm bảo khả hệ thống lọc nước RO hoạt động liên tục lưới điện hoạt động gián đoạn thời gian khai thác xạ mặt trời Hệ thống lọc nước lợ PV-RO hoạt động độc lập khơng lưu trữ điện có chi phí đầu tư ban đầu cao chi phí vận hành thấp so với hệ thống sử dụng lượng bổ sung dầu diesel nối lưới 7,8 HOMER phần mềm giúp tối ưu hóa hệ thống cung cấp lượng hỗn hợp (hybrid) bao gồm tuabin gió, pin mặt trời, máy phát diesel, thủy điện, pin nhiên liệu, ắc quy… Ngoài khả hỗ trợ phân tích tối ưu kinh tế, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, HOMER cịn tính đến tỉ lệ tối đa sử dụng lượng tái tạo Kết phân tích HOMER hỗ trợ thiết kế, tối ưu hóa, phân tích ảnh hưởng yếu tố thiết kế lên hiệu hoạt động hệ thống cung cấp lượng HOMER cho phép người sử dụng lựa chọn hệ thống lượng có hiệu kinh tế cách so sánh lựa chọn thiết kế khác Vì vậy, HOMER cơng cụ hữu ích giúp làm giảm mức độ phức tạp việc thiết kế hệ thống lượng nhỏ, kết hợp nguồn phát điện truyền thống nguồn lượng tái tạo, với độ tin cậy hiệu kinh tế phù hợp với nhu cầu thực tế HOMER phần mềm ứng dụng có khả phân tích ảnh hưởng nhiều biến số, đánh giá tùy chọn thành phần, đưa chiến lược giảm thiểu rủi ro chi phí Mục tiêu nghiên cứu ứng dụng HOMER để thiết kế phân tích hiệu kinh tế hệ thống PV cung cấp lượng tối ưu cho hệ thống lọc nước uống sử dụng công nghệ lọc thẩm thấu ngược có cơng suất nhỏ (< m3 /ngày) SI27 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Quy trình lựa chọn cấu hình hệ thống quang điện sử dụng HOMER Quy trình lựa chọn cấu hình hệ thống quang điện sử dụng HOMER thể Hình Với đặc điểm khí hậu vị trí lắp đặt hệ thống khơng phù hợp để khai thác điện gió ảnh hưởng mơi trường sử dụng nhiên liệu diesel, nghiên cứu không tính tốn thiết kế cho nguồn lượng bổ sung từ gió diesel Để thiết kế hệ thống PV độc lập công suất đáp ứng tải tiêu thụ hệ thống RO, yếu tố cần thiết để tối ưu cấu hình hệ thống tích hợp HOMER bao gồm loại số lượng PV, bình ắc quy, inverter, phụ tải tiêu thụ hệ thống RO Các bước tối ưu hóa cấu hình hệ thống thực dựa vào sơ đồ thể Hình Hình 1: Sơ đồ lựa chọn cấu hình hệ thống PV sử dụng HOMER Đánh giá ảnh hưởng thông số thiết kế đầu vào định hiệu vận hành hệ thống quang điện Lựa chọn thông số đầu vào a) Cường độ xạ vị trí thực dự án Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Dữ liệu xạ mặt trời đo đạc thực tế vị trí lắp đặt hệ thống PV nhập liệu vào HOMER để hỗ trợ tính tốn cơng suất thu hồi lượng pin Ngoài ra, HOMER cho phép tự động cập nhật liệu xạ mặt trời vị trí định vị HOMER sử dụng công cụ đồ truy xuất thông qua liệu kinh độ vĩ độ Từ vị trí định vị, HOMER cho phép cập nhật liệu xạ mặt trời từ kho liệu NASA (Hình 2) b) Tỷ lệ chiết khấu, tỷ lệ lạm phát, tỷ lệ hao hụt công suất hàng năm thời gian tồn dự án Những thông số cần thiết cho lựa chọn cấu hình hệ thống PV bao gồm tỷ lệ chiết khấu, tỷ lệ lạm phát, tỷ lệ hao hụt công suất hàng năm thời gian dự án Trong đó, tỷ lệ chiết khấu tỷ lệ lạm phát thay đổi theo thời gian tùy thuộc vào tình hình kinh tế khu vực Cơng thức tính tốn tỷ lệ chiết khấu thực HOMER: i= i′ − f 1+ f Trong đó: i= Chiết khấu thực, hay lãi suất thực (%) i’= Chiết khấu danh nghĩa, hay lãi suất danh nghĩa (%) f= Tỷ lệ lạm phát (%) Theo định 1728/QĐ-NHNN ngày 30/09/2020, từ ngày 01/10/2020 lãi suất tái cấp vốn Ngân hàng Nhà nước Việt Nam mức 4% Vậy 4% lãi suất danh nghĩa Theo số liệu công bố Tổng Cục Thống kê ngày 04/01/2021, lạm phát bình quân năm 2020 tăng 2,31% so với bình quân năm 2019 Trong thực tế, cơng suất hệ thống PV cần tính bao gồm cơng suất dự phịng (cơng suất thiết kế lớn công suất tải tiêu thụ từ 1,2 đến 1,3 lần) cho trường hợp thời tiết xấu liên tục Khi thiết kế hệ thống với tỷ lệ hao hụt công suất hàng năm giúp giảm số lượng bình ắc quy đầu tư, qua giúp giảm chi phí đầu tư, thay thế, vận hành bảo trì ln đảm bảo tải điện tiêu thụ cần thiết Thông thường, tỷ lệ hao hụt công suất hàng năm rơi vào khoảng 0,5% 4% Với thời gian tồn mặc định dự án lượng mặt trời thường 25 năm, HOMER tính chi phí thay thế, vận hành bảo trì thiết bị hàng năm từ chi phí đầu tư c) Tải tiêu thụ Đối với hệ thống lọc nước RO cung cấp nước công suất 3m3 10 giờ, kết đánh giá thực nghiệm cho thấy tải điện cần thiết tương đương 600W Vì vậy, cấu hình “blank” cài đặt “Load” thiết lập cấu hình tải tiêu thụ 0,6kW, với khoảng thời gian thu lượng từ 11 đến 15 giờ, khoảng thời gian có lượng xạ mặt trời cao (khơng dựa vào cấu hình phụ tải mặc định HOMER) d) Loại số lượng pin PV Loại pin lựa chọn từ thư viện HOMER với thông số kỹ thuật liệt kê đầy đủ Bảng liệt kê thông số kỹ thuật pin JA Solar Holding 280JAM6-60-280/SI 280W từ thư viện HOMER Số lượng pin tính dựa vào cơng suất pin công suất lượng mà hệ thống PV cần thu Trong HOMER, chi phí đầu tư pin PV không thiết lập theo giá thành pin mà theo công suất lượng mặt trời hệ thống PV thu (kW) Cụ thể, chi phí đầu tư pin tính tích chi phí đầu tư 1kW lượng mặt trời với công suất pin lựa chọn Nhìn chung, chi phí đầu tư pin tính từ chi phí đầu tư 1kW lượng mặt trời thường thấp không chênh lệch nhiều so với giá thành pin thị trường Trên thực tế, giá thành pin PV nhà cung cấp định bao gồm chi phí lắp đặt vận chuyển pin, cao chi phí đầu tư tính từ HOMER Giá thành pin PV thị trường khoảng triệu đồng/kW Bằng cách nhập liệu công suất đỉnh hệ thống PV (trong cài đặt Search Space), HOMER tính tốn tối ưu số lượng pin cần thiết cho hệ thống PV có cơng suất đỉnh tương xứng với tải tiêu thụ (3kWp) e) Bộ biến tần (inverter converter) Bộ biến tần cần đảm bảo phù hợp công suất 3kWh với điện đầu 208V 240V để kết nối với phụ tải có điện 220V Việc lựa chọn biến tần (ABB PVI-3.0-OUTD-S-US-Z-A - 240V) từ thư viện HOMER đơn giản bước lựa chọn loại pin Giá thành biến tần 3kWh thị trường dao động từ 12 – 17.5 triệu đồng, chi phí đầu tư thay trung bình biến tần 14,8 triệu đồng/3kWh bổ sung vào tính tốn f) Bình ắc quy Thư viện HOMER chưa cập nhật đa dạng chủng loại ắc quy hạn chế cần cân nhắc ứng dụng phần mềm Bình ắc quy lithium 12V có dung lượng 205Ah 20 (Trojan SAGM 12V 205Ah) lựa chọn loại ắc quy axit – chì để phù hợp với thông số hệ thống PV yêu cầu (Bảng 2) Chi phí loại ắc quy thị trường nằm khoảng – 10 triệu đồng/bình, chi phí đầu tư thay trung bình ắc quy 8,5 triệu/bình Số lượng ắc quy bổ sung bình SI28 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 2: Địa điểm lắp đặt hệ thống PV định vị HOMER Bảng 1: Thông số kỹ thuật pin thư viện HOMER JA Solar Holding 280JAM6-60-280/SI Công suất 0,28 (kW) Hệ số nhiệt độ công suất 0,4200 (%/◦ C) Nhiệt độ hoạt động danh nghĩa (NOCT) (khi xạ mặt trời đạt 0.8 kW/m2 , với nhiệt độ 20◦ C tốc độ gió 1m/s) 47,5◦ C Hệ số giảm tải 85% Bảng 2: Thông số kỹ thuật ắc quy thư viện HOMER Trojan SAGM 12 205 Điện (V) Dung lượng (Ah) Công suất (kWh) Hiệu suất (%) 12 219 2,63 85 Bảng 3: Các thông số thiết kế hệ thống PV cần thiết để tối ưu hóa HOMER Thơng số Ảnh hưởng hiệu suất Góc nghiêng lắp đặt pin x Nhiệt độ pin x Hệ số nhiệt độ pin x Bộ điều khiển sạc MPPT x Ảnh hưởng hiệu kinh tế x Thông lượng ắc quy x Trạng thái sạc ắc quy x Hiệu suất inverter x Thiết kế hịa lưới x SI29 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Đánh giá ảnh hưởng thông số đầu vào kết tính tốn HOMER Độ nhạy HOMER đánh giá dựa vào nhóm thơng số thiết kế ảnh hưởng đến hiệu suất hiệu kinh tế (Bảng 3) Các thông số thiết kế thay đổi công suất sản xuất điện hệ thống mô HOMER so sánh để đánh giá ảnh hưởng riêng lẻ thông số thiết kế xác định thơng số thiết kế tối ưu Phân tích hiệu đầu tư vận hành hệ thống PV thiết kế HOMER Tỷ lệ chiết khấu, tỷ lệ lạm phát thời gian tồn dự án thơng số quan trọng để phân tích hiệu kinh tế Những thông số cần thiết cho HOMER để tính tốn chi phí chi phí lượng HOMER phân loại cấu hình tối ưu hệ thống điện theo tổng chi phí Ngồi ra, chi phí lượng đóng vai trò quan trọng việc lựa chọn cấu hình hệ thống điện tối ưu Theo cách tính HOMER, chi phí (NPC) tổng chi phí vòng đời hoạt động thiết bị, phương sai số tiền toán thời gian dự án số tiền thu nhập thời kỳ Các khoản toán dự án vốn, chi phí vận hành bảo trì Cơng thức sau tính chi phí tại: CNPC = Cann,tot CRF (i, n) Cann,tot : Tổng chi phí hàng năm ($/năm) bao gồm tất chi phí xun suốt q trình vận hành dự án tiền vốn, chi phí vận hành, bảo trì thay thế, phí nhiên liệu hàng năm CRF(i,n) hệ số thu hồi vốn, đại diện cho chuỗi thu nhập hàng năm nhau, ước tính công thức sau: CRF (i, n) = i (1 + i)n (1 + i)n − i = Tỷ lệ chiết khấu thực (%) n = Thời gian tồn dự án, tương đương 25 năm dự án HOMER định nghĩa tỷ lệ chiết khấu thực lãi suất thực sử dụng để chuyển đổi chi phí hàng năm chi phí theo thời gian Chi phí sản xuất điện quy dẫn (COE) tỷ lệ tổng chi phí hàng năm tổng tải điện cung cấp (đồng/kWh) Công thức sau dùng để tính chi phí lượng: COE = Cann,tot Load served Công thức cho thấy hệ số ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí dự án tỷ lệ chiết khấu, tỷ lệ lạm phát (ảnh hưởng đến tỷ lệ chiết khấu thực) thời gian tồn dự án Ngoài hệ số trên, yếu tố thiết kế có ảnh hưởng đến hiệu kinh tế dự án, kể đến nhưt ỷ lệ hao hụt công suất hàng năm, chất lượng tuổi thọ linh kiện Thông thường, tỷ lệ hao hụt công suất hàng năm rơi vào khoảng 0,5% - 4% Trong chi phí đầu tư ắc quy lithium cao ắc quy axit – chì, chất lượng, độ bền tuổi thọ ắc quy lithium cao hơn, nên lựa chọn đầu tư ắc quy lithium có hiệu kinh tế so với ắc quy axit – chì Kết tính tốn chi phí HOMER so sánh với chi phí ước tính dựa vào giá thành thị trường thiết bị Chi phí đầu tư năm đầu tổng chi phí đầu tư, thay thế, vận hành bảo trì chu kỳ 25 năm tồn dự án đánh giá Trong đó, tính tốn khơng xem xét giá trị lại hệ thống sau dự án kết thúc tỷ lệ chiết khấu tỷ lệ lạm phát theo năm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Cường độ xạ địa điểm lắp đặt hệ thống PV Kết khảo sát địa điểm lắp đặt hệ thống (Trường tiểu học Nguyễn Đình Chiểu, huyện Ba Tri, Bến Tre) vào tháng năm 2021 cho thấy cường độ xạ mặt trời cao từ 11 sáng đến chiều, dao động từ 239,3 đến 242,6 W/m2 (Hình 3a) Với số liệu khảo sát được, cường độ xạ nắng trung bình tính tốn 5,155 kWh/m2 /ngày, tương đương với liệu Trung tâm nghiên cứu xạ mặt trời NASA (NASA Langley Research Center (LaRC) - POWER Project) cung cấp HOMER tải sau thiết lập tọa độ địa điểm lắp đặt (Hình 3b) Tính tốn công suất sản xuất điện hệ thống PV HOMER Các thơng số cài đặt HOMER tóm tắt Hình Kết tính tốn HOMER cho thấy tải điện RO cung cấp hệ thống PV 3kWp dao động từ 800Wh – 2.000Wh với bình ắc quy, tỷ lệ hao hụt cơng suất 4% hệ thống có tính tốn ảnh hưởng nhiệt độ PV Do đó, tổng công suất điện hệ thống PV 4.367kWh/năm Với trung bình nắng ngày, hệ thống PV 3kWp sản xuất 11,96kWh/ ngày Kết cho thấy công suất phụ tải RO tiêu thụ 2.151 kWh/năm, tương đương với 5,89 kWh/ngày tải dư lên đến 47,1% (Hình 5) Do để tránh lãng phí lượng, bán lại điện dư sử dụng cho mục đích khác Ngồi ra, để giảm lượng tải thừa khơng có nhu cầu sử dụng, thay đổi cấu hình SI30 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 3: Dữ liệu xạ địa điểm lắp đặt hệ thống (a) từ đo đạc trực tiếp (b) cung cấp NASA HOMER tải SI31 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 4: Sơ đồ thiết kế hệ thống PV độc lập (a) kết tính tốn tải tiêu thụ HOMER (b) Hình 5: Cơng suất điện hệ thống PV thiết kế HOMER thiết kế hệ thống PV giảm số lượng pin ắc quy lưu trữ điện Tổng chi phí cho dự án tối ưu HOMER tính tốn 133,564 triệu đồng, với chi phí đầu tư vào năm 57,876 triệu đồng (Hình 6) Đánh giá độ nhạy HOMER thông số thiết kế đầu vào Các yếu tố ảnh hưởng đến kết tính tốn HOMER chia làm hai nhóm chính: • Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất (công suất điện đầu PV) • Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu kinh tế (chi phí đầu tư vào năm chi phí vận hành trì tới kết thúc tuổi thọ dự án) Kết phân tích ảnh hưởng yếu tố đến kết tính tốn đầu HOMER tổng hợp để đánh giá độ nhạy HOMER thiết kế hệ thống PV Thông số ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành Các yếu tố gây ảnh hưởng đến kết tính tốn hiệu suất sản xuất điện pin bao gồm góc nghiêng tối ưu pin, nhiệt độ pin (◦ C), hệ số nhiệt độ pin (%/◦ C), hiệu suất làm việc pin (%) lựa chọn sử dụng điều khiển sạc MPPT • Ảnh hưởng góc nghiêng lắp đặt pin Các pin có góc nghiêng 11◦ 12◦ có cường độ xạ thu tương đương với pin có góc nghiêng mặc định theo HOMER 10,04◦ có cơng suất điện sản xuất đạt giá trị cao 4.367 kWh (Hình 7) Các góc nghiêng lắp đặt nhỏ 10,04◦ lớn 12◦ thu lượng xạ thấp với công suất điện giảm Kết phân tích cho thấy góc nghiêng có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thu hồi điện hệ thống PV Hiệu suất đạt giá trị lớn góc nghiêng lắp đặt xấp xỉ góc nghiêng tính tốn dựa theo vĩ độ vị trí lắp đặt (10,04 ◦ ) SI32 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 6: Chi phí đầu tư, thay thế, vận hành bảo trì hệ thống PV thời gian 25 năm Hình 7: Ảnh hưởng góc nghiêng lắp đặt đến hiệu suất PV • Ảnh hưởng nhiệt độ tế bào quang điện PV Các thông số PV thường kiểm định nhiệt độ tiêu chuẩn 25◦ C Nhưng thực tế, nhiệt độ môi trường cao hơn, ảnh hưởng lớn đến hoạt động tế bào quang điện, ảnh hưởng tới hiệu suất thu điện Trong điều kiện thời tiết Việt Nam, nhiệt độ tế bào quang điện PV tăng đến 65 - 70◦ C (EVN, 2019) Kết tính toán cho thấy nhiệt độ tế bào quang điện thấp hiệu suất cao Hiệu suất PV đạt giá trị cao điều kiện nhiệt độ tế bào quang điện nhà sản xuất kiểm định công bố Hiệu suất giảm dần theo mức tăng nhiệt độ tế bào quang điện thực tế Với nhiệt độ tế bào quang điện từ 65 đến 70◦ C, hiệu suất PV dao động khoảng 94% 92,4% (Hình 8) • Ảnh hưởng hệ số nhiệt độ pin SI33 Hệ số nhiệt độ pin (%/◦ C), gọi hệ số giảm công suất theo nhiệt độ, thơng số kỹ thuật PV Ví dụ, với PV lựa chọn có hệ số nhiệt độ -0,420 %/◦ C, đơn vị nhiệt độ pin tăng lên làm giảm hiệu suất 0,420% Hệ số nhiệt độ PV chất lượng cao khoảng -0,4 %/◦ C hệ số PV chất lượng thấp khoảng -0,5 %/◦ C (EVN, 2019) Theo kết tính tốn HOMER, hệ số nhỏ, hiệu suất thu PV lớn Hệ số nhiệt độ pin phụ thuộc vào nguyên liệu chế tạo chất lượng PV Đây thông số cần lưu ý lựa chọn pin mặt trời để lắp đặt hệ thống PV (Hình 9) • Ảnh hưởng điều khiển sạc MPPT Bộ điều khiển sạc MPPT có tác dụng nâng cao hiệu suất hệ thống quang điện sử dụng truyền Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 8: Ảnh hưởng nhiệt độ tế bào quang điện lên hiệu suất PV Hình 9: Ảnh hưởng hệ số nhiệt độ lên hiệu suất PV động di chuyển PV để thu lượng xạ lớn HOMER cho phép lựa chọn điều khiển MPPT có trục truyền động khác Việc sử dụng điều khiển sạc hao hụt phần công suất, bù lại gia tăng tuổi thọ ắc quy bảo vệ pin PV không bị dòng điện chạy ngược làm hỏng HOMER cho thấy lựa chọn điều khiển sạc khơng trục gây lãng phí hồn tồn 5% cơng suất PV (Hình 10) Các lựa chọn điều khiển sạc MPPT trục đem lại hiệu suất cao hơn, nhiên hiệu suất đạt thấp xấp xỉ hiệu suất ban đầu (không sử dụng MPPT) Lựa chọn điều khiển sạc MPPT hai trục lựa chọn vừa bảo vệ ắc quy pin PV, vừa giúp tăng hiệu suất đáng kể cho hệ thống quang điện Hiệu suất làm việc hệ thống tăng đạt mức 117,8% Với điều khiển sạc MPPT hai trục, công suất hệ thống PV tăng lên 778 kWh/năm so với công suất không sử dụng điều khiển sạc (4.367 kWh/năm) Trong lượng tải dư sử dụng cho mục đích khác lọc nước, việc lựa chọn sử dụng điều khiển sạc phù hợp Ngược lại, việc tích hợp điều khiển sạc làm tăng chi phí đầu tư (Bảng 4) Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu kinh tế Các yếu tố thiết kế ảnh hưởng đến hiệu kinh tế hệ thống PV bao gồm lựa chọn sử dụng điều khiển sạc MPPT, thông lượng trạng thái sạc ắc quy, hiệu suất inverter, lựa chọn lắp đặt hệ thống hòa lưới • Sử dụng điều khiển sạc MPPT SI34 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 10: Ảnh hưởng lựa chọn điều khiển sạc MPPT lên hiệu suất PV Bảng 4: Chi phí đầu tư vận hành hệ thống PV có sử dụng điều khiển sạc MPPT hai trục Hệ thống Thông số kỹ thuật Tổng chi phí NPC (triệu đồng) Chi phí đầu tư năm đầu (triệu đồng) Công suất (kWh/năm) Tấm pin JA 280 kWp 144,341 60,236 5.145 Bộ điều khiển sạc MPPT JA 280 Ắc quy SAGM 12-205 Bộ biến tần ABB3 1,77 kW Lựa chọn sử dụng điều khiển sạc MPPT làm tăng chi phí đầu tư lắp đặt dự án Bộ điều khiển sạc MPPT thị trường có giá thành khoảng triệu đồng Kết tính tốn cho thấy chi phí đầu tư thêm cho điều khiển MPPT tăng 2,360 triệu đồng năm tổng chi phí 25 năm tăng lên 4,777 triệu đồng so với hệ thống không sử dụng điều khiển MPPT (Bảng 5) Theo kết tính tốn, sử dụng điều khiển sạc tổng chi phí dự án tăng 3,4 %, với chi phí đầu tư năm tăng 4,1% Từ kết tính tốn hiệu suất chi phí, lựa chọn có sử dụng điều khiển sạc hay khơng toán kinh tế nhà đầu tư dự án có cơng suất lớn Tuy nhiên, hệ thống PV quy mô nhỏ độc lập có tổng chi phí đầu tư thấp, điều khiển sạc khơng đóng vai trị thiết yếu định hiệu kinh tế • Thơng lượng ắc quy Giống với hệ số nhiệt độ pin, thông lượng ắc quy (kWh) thông số kỹ SI35 thuật nhà sản xuất công bố sản phẩm HOMER định nghĩa thông lượng ắc quy lượng điện qua ắc quy năm sau trừ sai số tính tốn hiệu suất ắc quy Thơng số sử dụng để tính tuổi thọ ắc quy dự trữ điện Tuổi thọ ắc quy tăng thơng lượng tăng Do đó, chi phí đầu tư vào năm hệ thống không bị ảnh hưởng thơng lượng ắc quy Trong đó, tổng chi phí dự án giảm dần chi phí vận hành, bảo trì thay năm vận hành dự án giảm thông lượng ắc quy tăng (Hình 11) • Trạng thái sạc ắc quy Trạng thái sạc ắc quy (SOC) đối lập với độ xả sâu ắc quy (DOD), mức xả điện cao ắc quy DOD phụ thuộc vào chất liệu tạo chất lượng loại ắc quy Ví dụ, ắc quy acid-chì có DOD 50% (SOC 50%) ắc quy lithium có DOD 80% (SOC 20%) Kết tính toán HOMER cho thấy trạng thái sạc tối thiểu ắc quy nằm khoảng từ 20 – 35% Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Bảng 5: Chi phí đầu tư, vận hành, bảo trì thay hệ thống PV với lựa chọn sử dụng điều khiển sạc theo HOMER (triệu đồng) Hệ thống Chi phí đầu tư Chi phí thay Chi phí vận hành, bảo trì Giá trị cịn lại Tổng chi phí Bộ biến tần ABB3 8,376 13,147 8,521 2,781 27,263 Tấm pin JA 280 24,0 24,415 48,415 Ắc quy SAGM 12-205 25,5 19,657 25,941 7,212 63,886 Tổng hệ thống điều khiển sạc MPPT 57,876 32,804 58,876 9,993 139,564 Bộ biến tần ABB3 8,736 13,711 8,887 2,900 28,434 Tấm pin JA 280 24,0 24,415 48,415 Ắc quy SAGM 12-205 25,5 19,514 25,941 7,942 63,013 Bộ điều khiển sạc MPPT JA 280 2,0 1,441 2,035 0,996 4,480 Tổng hệ thống khơng có điều khiển sạc MPPT 60,236 34,666 61,277 11,838 144,341 Hình 11: Ảnh hưởng thơng lượng ắc quy (kWh) lên chi phí đầu tư vận hành dự án không ảnh hưởng tới chi phí đầu tư tổng chi phí dự án (Hình 12) Tuy nhiên, cần lưu ý trạng thái sạc ắc quy 35%, lượng điện dự trữ bình ắc quy khơng đủ để phục vụ cho tải điện hệ thống RO Khi đó, chi phí đầu tư dự án tăng số lượng bình ắc quy cần sử dụng tăng • Hiệu suất inverter Hiệu suất chuyển đổi dòng điện qua inverter thường bị hao hụt khoảng từ – 4%, làm ảnh hưởng tới chi phí đầu tư (Hình 13) Hiệu suất inverter thấp chi phí dự án cao Khi hiệu suất inverter thấp 90%, công suất hệ thống PV không đủ để phục vụ cho tải điện hệ thống RO nhà đầu tư cần đầu tư thêm pin tăng số lượng ắc quy Do đó, chi phí đầu tư, vận hành, bảo trì thay hệ thống tăng lên đáng kể Với hiệu suất inverter cao 95%, chi phí đầu tư tổng chi phí hệ thống PV quy mơ nhỏ khơng thay đổi đáng kể • Lựa chọn lắp đặt hệ thống hòa lưới Lắp đặt hệ thống quang điện hịa lưới lựa chọn có ảnh hưởng nhiều đến tổng chi phí dự án (Hình 14) Với giá điện cập nhật vào HOMER giá điện Bến Tre (1.678 đồng/kWh) giá điện mái SI36 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 12: Ảnh hưởng trạng thái sạc SOC (%) lên chi phí dự án Hình 13: Ảnh hưởng hiệu suất inverter (%) lên chi phí dự án nhà EVN mua lại hệ thống PV lắp đặt trước năm 2021 theo Quyết định số 13/2020/QĐ-TTG Thủ tướng Chính phủ (1.938 đồng/kWh), kết tính tốn HOMER có bổ sung khoản lợi nhuận thu bán điện thừa vào chi phí vận hành hàng năm trình bày Hình 15 Sau trừ chi phí vận hành bảo trì hệ thống, lợi nhuận thu từ hệ thống PV 3kWp 2.144 triệu đồng/năm (Hình 16) Chi phí đầu tư năm tổng chi phí NPC hệ thống PV hịa lưới độc lập, có khơng có sử dụng điều khiển sạc MPPT, so sánh Hình 17 Kết tính tốn cho thấy giải pháp hịa lưới SI37 đem lại lợi ích kinh tế lớn lâu dài cho dự án PV Tổng chi phí NPC hệ thống PV hòa lưới thấp nhiều so với hệ thống độc lập thu hồi lại vốn bán lại điện thừa Tổng chi phí NPC trường hợp hệ thống hịa lưới có sử dụng điều khiển sạc MPPT giảm 67,3% so với hệ thống hịa lưới khơng sử dụng MPPT Do đó, hệ thống PV hịa lưới, lựa chọn có sử dụng điều khiển sạc MPPT giúp làm tăng hiệu kinh tế đáng kể; việc đầu tư thêm điều khiển sạc MPPT hệ thống PV hoạt động độc lập làm giảm hiệu kinh tế dự án Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 14: Lựa chọn hịa lưới hệ thống PV HOMER Hình 15: Chi phí hệ thống PV hịa lưới có sử dụng điều khiển MPPT tính HOMER Hình 16: Chi phí lợi nhuận hàng năm hệ thống PV hòa lưới có sử dụng điều khiển MPPT tính HOMER SI38 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Hình 17: Biểu đồ so sánh chi phí hệ thống quang điện độc lập hệ thống quang điện hòa lưới Đánh giá chi phí đầu tư hiệu kinh tế hệ thống pin mặt trời tối ưu hóa HOMER Bảng tóm tắt kết tính tốn chi phí đầu tư dự án PV năm tổng chi phí sau 25 năm dựa theo giá thành thị trường Kết khơng tính đến giá trị cịn lại hệ thống sau 25 năm dự án, tỷ lệ chiết khấu tỷ lệ lạm phát theo năm Chi phí vận hành bảo trì năm ước tính vào khoảng 5% giá trị đầu tư thiết bị Chi phí đầu tư dự tính năm (Bảng 6) chênh lệch khơng đáng kể so với chi phí năm HOMER tính tốn (Bảng 5) Sự chênh lệch HOMER tính chi phí biến tần theo phụ tải thu (triệu đồng/kWh), chi phí đầu tư thực tế cho biến tần tính theo đơn vị linh kiện (triệu đồng/bộ) Trong đó, tổng chi phí đầu tư, thay thế, vận hành bảo trì 25 năm dự tính theo tình hình thị trường (Bảng 6) cao 43% so với kết tính tốn HOMER (Bảng 5) Sự chênh lệch HOMER có tính tỷ lệ chiết khấu, tỷ lệ lạm phát theo năm giá trị lại thiết bị chưa hết tuổi thọ kết thúc thời gian dự án, số liệu HOMER có giá trị thực tế Ngồi ra, tổng chi phí đầu tư dự án giảm thấp tính tốn giá thành loại thiết bị có xu giảm, chi phí vận hành bảo trì phụ thuộc vào sách bảo hành ngày có lợi cho người tiêu dùng hàng sản xuất Nếu so sánh chi phí đầu tư dự án hệ thống PV 3kWp có cơng suất 5.145kWh/năm theo HOMER với chi phí SI39 mua điện từ điện lưới EVN 25 năm, thấy rõ hiệu kinh tế dự án đầu tư hệ thống PV Với biểu giá bán lẻ điện sinh hoạt từ – 50 kWh năm 2021 Tập đoàn Điện lực Việt Nam công bố 1.678 đồng/kWh, chi phí mua điện 25 năm 215.832.750 đồng Vì vậy, kết luận việc đầu tư hệ thống PV 3kWp 25 năm mang lại hiệu kinh tế cao nhiều (49,5%) so với mua lẻ điện lưới KẾT LUẬN Sử dụng lượng mặt trời cung cấp điện cho dự án khử mặn nguồn nước giúp tiết kiệm chi phí bảo vệ mơi trường Ứng dụng HOMER thiết kế hệ thống PV có cơng suất 3kWp phân tích hiệu kinh tế cho thấy tính khả thi cao giá trị tham khảo có ý nghĩa thực tế Những thuận lợi ứng dụng HOMER thiết kế hệ thống lượng mặt trời phần mềm tích hợp nhiều chức (truy xuất liệu xạ từ NASA, dự đoán hiệu suất thu hồi lượng, đánh giá chi phí đầu tư, vận hành tiêu hao) thư viện tham khảo với đầy đủ thông tin kỹ thuật chi tiết (thông số kỹ thuật loại pin, ắc quy, biến tần, …) Hệ thống PV 3kWp thiết kế HOMER đạt công suất 5.145kWh/năm điều kiện xạ mặt trời Ba Tri (Bến Tre) mang lại hiệu kinh tế cao 49,5% so với sử dụng điện lưới theo biểu giá bán thời điểm Cấu hình thiết kế hệ thống PV cung cấp điện cho lọc RO công suất m3 /ngày bao gồm 11 pin JA Solar Holding280JAM6-60280/SI lắp đặt với góc nghiêng 10,04◦ , biến tần Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Bảng 6: Tính tốn sơ chi phí đầu tư hệ thống lượng mặt trời 3kWp (biểu giá thị trường) Thiết bị Chi phí đầu tư năm đầu (triệu đồng) Tuổi thọ (năm) Chi phí thay (triệu đồng) Chi phí vận hành bảo trì (triệu đồng/năm) Tổng chi phí 25 năm (triệu đồng) Tấm pin PV (3kWp) 24,000 25 1,200 54,000 Bộ biến tần 14,800 10 14,800 0,740 62,900 Ắc quy (3 bình) 25,500 10 25,500 1,275 82,875 Bộ điều khiển sạc MPPT 2,000 10 2,000 0,100 8,500 Tổng chi phí 66,300 208,275 ABB PVI-3.0-OUTD-S-US-Z-A - 240V, bình ắc quy loại axit – chì Trojan SAGM 12 205 12V 205Ah, điều khiển sạc MPPT hai trục Trong đó, tổng chi phí đầu tư hệ thống năm đầu tương đương 60,236 triệu đồng tổng chi phí dự án 25 năm tương đương 144,341 triệu đồng, chưa tính chi phí nhân cơng lắp đặt bảo trì hệ thống LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Đại học Quốc Gia TP HCM (ĐHQG-HCM) khuôn khổ đề tài mã số B2020-20-08 Chúng xin cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM hỗ trợ thời gian phương tiện vật chất cho nghiên cứu DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT HOMER (Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources): Phần mềm thiết kế hệ thống cung cấp lượng hỗn hợp RO (Reverse Osmosis): Công nghệ thẩm thấu ngược PV (Photovoltaic): Pin quang điện MPPT (Maximum power point tracking): Kỹ thuật điều khiển sạc cách theo dõi điểm công suất tối đa IEA (International Energy Agency): Cơ quan Năng lượng Quốc tế PV-RO: Hệ thống lọc nước công nghệ thẩm thấu ngược, sử dụng lượng điện cung cấp hệ thống pin quang điện Pgen : Công suất điện hệ thống pin quang điện PL : Công suất tải tiêu thụ điện NOCT (Nominal Operating Cell Temperature): Nhiệt độ hoạt động danh nghĩa NPC (Net Present Cost): Chi phí CRF (Capital Recovery Factor): Hệ số thu hồi vốn COE (Levelized Cost of Energy): Chi phí sản xuất điện quy đổi NASA Langley Research Center (LaRC): Trung tâm nghiên cứu xạ mặt trời NASA (Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ) SOC (State of Charge): Trạng thái sạc ắc quy DOD (Depth of Discharge): Độ xả sâu ắc quy XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Nhóm tác giả xin cam đoan khơng có xung đột lợi ích cơng bố báo ĐĨNG GĨP CỦA CÁC TÁC GIẢ Nguyễn Minh Châu chịu trách nhiệm viết báo Trần Nguyễn Chí Thiện Nguyễn Trần Phương tham gia khảo sát, thu thập xử lý số liệu Võ Lê Phú Võ Nguyễn Xuân Quế chịu trách nhiệm chỉnh sửa báo TÀI LIỆU THAM KHẢO Shalaby SM Reverse osmosis desalination powered by photovoltaic and solar Rankine cycle power systems: A review Renew Sust Energ Rev 2017 Jan; 73:789-797;Available from: https: //doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.170 Fischetti M Fresh from the Sea Sci Am 2007; 297(3):118119;PMID: 17784633 Available from: https://doi.org/10.1038/ scientificamerican0907-118 International Energy Agency (IEA) Water desalination using renewable energy Energy Technology Systems Analysis Program (ETSAP), Technology Policy Brief I12; 2013 10p;Available from: http://iea-etsap.org/E-TechDS/PDF/I12IR_Desalin_MI_ Jan2013_final_GSOK.pdf Bouchekima B A small solar desalination plant for the production of drinking water in remote arid areas of southern Algeria Desalination 2003 Mar; 159(2):197-204;Available from: https: //doi.org/10.1016/S0011-9164(03)90071-3 Alghoul MA, Poovanaesvaran P, Mohammed MH, Fadhil AM, Muftah AF, Alkilani MM, Sopian K Design and experimental performance of brackish water reverse osmosis desalination unit powered by kW photovoltaic system Renew Energ 2016 Aug; 93:101-114;Available from: https://doi.org/10.1016/j renene.2016.02.015 Monnot M, Martínez Carvajal GD, Laborie S, Cabassud C, Lebrun R Integrated approach in eco-design strategy for small RO desalination plants powered by photovoltaic energy Desalination 2018 Jun; 435:246-258;Available from: https://doi.org/10 1016/j.desal.2017.05.015 Jones MA Systems modeling and economic analysis of photovoltaic (PV) powered water pumping brackish water desalination for agriculture All Graduate Theses and Dissertations 2015; 4265;Available from: https://digitalcommons.usu edu/etd/4265 Helal AM, Al-Malek SA, Al-Katheeri ES Economic feasibility of alternative designs of a PV-RO desalination unit for remote areas in the United Arab Emirates Desalination 2008 Mar; 221(1-3):116;Available from: https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.01.064 SI40 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 4(SI1):SI26-SI42 Lambert T, Gilman P, Lilienthal P Chapter 15 - Micropower System Modeling with Homer In: Farret FA and Godoy Simoes M Integration of Alternative Sources of Energy John Wiley & Sons, SI41 Inc 2005;PMID: 16905086 Available from: https://doi.org/10 1002/0471755621.ch15 Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 4(SI1):SI26-SI42 Research Article Open Access Full Text Article Using HOMER for design and economic analysis of a photovoltaic unit integrated with the RO system treating brackish water at a capacity of m3/day Nguyen Minh Chau1,2 , Tran Nguyen Chi Thien1,2 , Nguyen Tran Phuong1,2 , Vo Le Phu1,2,* , Vo Nguyen Xuan Que1,2,* ABSTRACT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Faculty of Environment and Natural Resources, Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam Vietnam National University Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc District, Ho Chi Minh City, Vietnam Correspondence To satisfy the energy demand and environmental protection, solar energy has been widely used and contributed 43% of renewable energy resources Photovoltaic (PV) is an ideal technology for powering reverse osmosis (RO) desalination units since both PV and RO systems are modular and easily scalable HOMER sofware can integrate functional tools for designing and sensitivity analysis of hybrid energy systems Thus, it is useful for finding the least-cost configuration of small-scale PV systems, which can combine with the other energy sources, effectively This study analyzed a 3kWp PV module installed at a tilt angle of 10.04o , comprising of eleven 280W PV pannels (JA Solar Holding 280JAM6-60-280/SI), one inverter (ABB PVI-3.0-OUTD-S-US-Z-A-240V), three batteries (Trojan SAGM 12-205-12V-205Ah-20h), and the MPPT charge controller Results showed that the capital cost in the first year was 60.236 million VND and the total project cost for 25 years, accountless of the installation and maintenance cost, was 144.341 million VND At the average daily radiation of 5.155 kWh/m2 /day, the 3kWp PV module could produce 5,145kWh/year and save more than 49,5% of costs for buying grid electricity Key words: renewable energy, PV system, design and economic analysis, reverse osmosis technology Vo Le Phu, Faculty of Environment and Natural Resources, Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam Vietnam National University Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc District, Ho Chi Minh City, Vietnam Email: volephu@hcmut.edu.vn Correspondence Vo Nguyen Xuan Que, Faculty of Environment and Natural Resources, Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam Vietnam National University Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc District, Ho Chi Minh City, Vietnam Email: vnxque@hcmut.edu.vn History • Received: 31-7-2021 • Accepted: 22-11-2021 ã Published: 26-12-2021 DOI : 10.32508/stdjet.v4iSI1.885 Copyright â VNU-HCM Press This is an openaccess article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license Cite this article : Chau N M, Thien T N C, Phuong N T, Phu V L, Que V N X Using HOMER for design and economic analysis of a photovoltaic unit integrated with the RO system treating brackish water at a capacity of m3/day Sci Tech Dev J – Engineering and Technology; 4(SI1):SI26-SI42 SI42